Laborwirbelschichtanlage

• Fachliche Zuordnung: Verfahrenstechnik, Technische Chemie
• Förderung: Förderung in 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 455843963

Die Partikelformulierung in Wirbelschichten umfasst die Mikroprozesse Agglomeration, Granulation und Beschichtung und findet Anwendung für die Herstellung einer Vielzahl von Produkten der chemischen, pharmazeutischen und Lebensmittelindustrie. Das wesentliche Ziel dabei ist, ursprünglich flüssige Materialien (Lösungen, Suspensionen oder Schmelzen) durch das Einsprühen in die Wirbelschicht in partikuläre Materialien zu überführen. Durch gezielte Einstellung der Prozessparameter lassen sich dadurch körnige, freifließende, staubarme, haltbare, hochwertige Feststoffe mit definierten Produkt- und Anwendungseigenschaften erzeugen. Das Institut für Feststoffverfahrenstechnik und Partikeltechnologie erforscht seit vielen Jahren die Anwendung und multiskalige Modellierung von Wirbelschichten zur Partikelformulierung durch Agglomeration, Granulation und Beschichtung, weiterhin zur thermischen Behandlung von partikulären Feststoffen und zur Trocknung. Dennoch ist der experimentelle Forschungsbereich limitiert, da die bestehende Laborwirbelschichtanlage keinen Staubexplosionsschutz, keine Zuluftentfeuchtung und keine ortsgebundene Reinigungsmöglichkeit bietet. Mit der beantragten Laborwirbelschichtanlage sollen diese Limitierungen überwunden und somit die Erforschung weiterer Materialsysteme ermöglicht werden. Die Anlage soll unter anderem in Forschungsvorhaben zur Beschichtung von hochporösen Aerogelpartikeln, für die Erzeugung von Partikeln mit hohen Energiedissipationsdichten und zur Herstellung von Kompositmaterialien und weiteren funktionalen Partikeln eingesetzt werden. Zudem soll die prinzipielle Anwendbarkeit der Wirbelschichtgranulation für zusätzliche Materialsysteme untersucht werden. Zu diesen Stoffsystemen zählen unter anderem stark staubende Pulver, wie sie häufig in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie zu finden sind. Die Kornvergrößerung oder Beschichtung dieser Pulver stellt insbesondere in Zeiten erhöhten Umweltbewusstseins einen interessanten Forschungsbereich dar, da durch die Partikelformulierung die Stabilität der Pulver selbst verbessert und somit Verpackungsmaterial eingespart werden kann. Ein wesentlicher Forschungsschwerpunkt des Instituts ist die Erforschung des Zusammenhangs zwischen Prozess- und Apparateparametern sowie Produkt- und Anwendungseigenschaften. Dieser Zusammenhang wird für verschiedene Materialsysteme untersucht werden, um zukünftig Wirbelschichtprozesse in Industrie und Forschung besser vorhersagbar zu machen. Hier soll insbesondere eine enge Verknüpfung zu den multiskaligen Modellierungsansätzen geschaffen werden, um die Simulationen zu kalibrieren bzw. Prozesskinetiken für die Fließschemasimulation zu generieren. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt wird die Herausarbeitung von Skalierungsgesetzen sein. Durch die Installation einer Anlage mit zwei verschieden großen Prozesseinsätzen mit gleicher Geometrie können der Einfluss der Anlagengröße quantifiziert und neuartige Übertragungsgesetze etabliert werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Laborwirbelschichtanlage
• Gerätegruppe: 1980 Pressen für Labor- und Verfahrenstechnik
• Antragstellende Institution: Technische Universität Hamburg
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Stefan Heinrich